試論礦山測繪中無人機(jī)航測的應(yīng)用

韓 健，任俊儒

（華北地質(zhì)勘查局五一四地質(zhì)大隊(duì)，河北 承德 067000）

在20世紀(jì)20年代的時(shí)候，無人機(jī)航測技術(shù)就已經(jīng)出現(xiàn)了。無人機(jī)航測技術(shù)是一種先進(jìn)科學(xué)的技術(shù)，但是當(dāng)時(shí)存在著許多的限制條件，無人機(jī)航測技術(shù)就沒有被充分的應(yīng)用到實(shí)際生活中。隨著科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步，無人機(jī)航測技術(shù)在許許多多的方面都有了大幅度的改善，變得更加有優(yōu)勢。無人機(jī)航測技術(shù)本身也有諸多的應(yīng)用優(yōu)勢，比如說作業(yè)周期較短，操作起來十分的方便，還可以節(jié)約大量的成本等等。因此，無人機(jī)技術(shù)被廣泛的應(yīng)用到我們的實(shí)際生活中[1]。其中，應(yīng)用最廣泛的幾個(gè)方面就是我國應(yīng)急測繪保障、礦山測繪、我國一些國土資源的檢測以及一些工程的建設(shè)范圍等等。

1 無人機(jī)航攝系統(tǒng)

1.1 無人機(jī)航攝系統(tǒng)的定義

無人機(jī)航攝系統(tǒng)，顧名思義，就是通過無人機(jī)在一定的高度進(jìn)行飛行，從而獲得一定的數(shù)據(jù)信息。具體來說，就是利用它本身具有的高分辨相機(jī)系統(tǒng)對遙感影像進(jìn)行大幅度的獲取，在通過運(yùn)用控制系統(tǒng)，不僅可以拍攝一些影像，并且還可以對影像進(jìn)行分析，從而獲取到一定的數(shù)據(jù)信息[2,3]。無人機(jī)在運(yùn)行的過程中，除了可以獲取一定的遙感影像，無人機(jī)還具有監(jiān)控功能、對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)墓δ艿鹊取Ｒ虼耍瑹o人機(jī)航攝系統(tǒng)是一種高智能化的系統(tǒng)，它的作業(yè)能力也非常強(qiáng)。

1.2 無人機(jī)航攝系統(tǒng)的組成

無人機(jī)航攝系統(tǒng)主要是由六個(gè)方面組成的。這六個(gè)方面分別是無人機(jī)飛行平臺(tái)、傳感器、飛控系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)和遙控器、地面運(yùn)輸與保障系統(tǒng)以及配套軟件。無人機(jī)飛行平臺(tái)，就是一種DB二型的無人機(jī)。無人機(jī)主要是由三部分構(gòu)成，第一部分是機(jī)體部分，第二部分是無人機(jī)的操控體系，第三部分是無人機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)。在傳感器中，主要是需要配備性能較好的數(shù)碼相機(jī)，便于無人機(jī)獲取遙感影像。在無人機(jī)的飛控系統(tǒng)中，主要是采用了自動(dòng)駕駛儀。地面監(jiān)控系統(tǒng)和遙控器，主要是包括對無人機(jī)進(jìn)行控制的飛控軟件以及接收信號(hào)的電臺(tái)和天線等等。通過電臺(tái)和天線，可以對無人機(jī)進(jìn)行一定的通訊。遙控器的存在，使相關(guān)的技術(shù)人員能夠?qū)o人機(jī)的飛行進(jìn)行遠(yuǎn)程的操控。地面運(yùn)輸和保障系統(tǒng)的存在，主要是對無人機(jī)的設(shè)備進(jìn)行運(yùn)輸，對無人機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行安全保障。配套軟件，主要是包括一些無人機(jī)對影像的處理軟件。

2 無人機(jī)航測技術(shù)的優(yōu)勢

（1）應(yīng)急性能好。在對礦山進(jìn)行測繪的過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些突發(fā)的情況，這主要是因?yàn)榈V山測繪工作十分的繁雜，礦山測繪工程一般也十分的浩大，這就導(dǎo)致在礦山測繪時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些突發(fā)的事件。因此，如何進(jìn)行應(yīng)急工作就成了首要面臨的問題[4]。在之前工程測繪的過程中，通常都會(huì)采用傳統(tǒng)的人機(jī)航測，但是傳統(tǒng)人機(jī)航測在應(yīng)用的過程中，由于受到諸多方面的限制，從而會(huì)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。但是無人機(jī)航測技術(shù)的應(yīng)急性能比較好，在遇到意外情況時(shí)，只要有一個(gè)比較平整的降落地面，無人機(jī)就可進(jìn)行應(yīng)對，可以大幅度的減少經(jīng)濟(jì)方面的損失。

（2）作業(yè)周期短，節(jié)約成本。無人機(jī)航測技術(shù)在應(yīng)用的過程當(dāng)中，作業(yè)周期比較短。這主要是和無人機(jī)的飛行高度有關(guān)，在實(shí)際的礦山測繪中，對無人機(jī)的飛行高度控制比較嚴(yán)格，一般都在一千米以下。因此，在礦山測繪中應(yīng)用無人機(jī)不需要申請空域，這就會(huì)大幅度的縮短作業(yè)周期，從而提高工作效率，這也就大幅度降低了礦山工程的資金投入。另一方面，無人機(jī)在實(shí)際的航測中，并不需要額外的人力投入，只需要用遙控來進(jìn)行操作，并且無人機(jī)的體型非常小。所以無人機(jī)在應(yīng)用的過程中，就會(huì)大幅度的降低人工資金投入，從而節(jié)約了成本。

（3）收集數(shù)據(jù)信息十分精準(zhǔn)，操作簡單。無人機(jī)在實(shí)際的行測過程中，能夠到達(dá)許多地區(qū)進(jìn)行精準(zhǔn)的探測，有些地區(qū)是人機(jī)航測沒有辦法到達(dá)的區(qū)域。無人機(jī)的傳感器當(dāng)中，配備了性能較好的數(shù)碼相機(jī)，所以從圖像方面來講，無人機(jī)收集的數(shù)據(jù)信息都是十分精準(zhǔn)的。這對于后續(xù)礦山開采方案的確定有很重要的作用。無人機(jī)的操作方面也是十分簡單，相對于傳統(tǒng)的人機(jī)航測來講，無人機(jī)的技術(shù)比較先進(jìn)科學(xué)，無人機(jī)的機(jī)型也有了很大程度的進(jìn)步。因此，無人機(jī)的操作比較簡單。除此之外，無人機(jī)的機(jī)型設(shè)計(jì)十分的小巧，這也就使得無人機(jī)在攜帶方面十分的方便，有助于對它進(jìn)行操作。

3 項(xiàng)目任務(wù)

為了使得礦山企業(yè)快速發(fā)展，就必須要對礦山工程加大管理力度，這樣才能促進(jìn)礦山企業(yè)不斷的進(jìn)步，加快安全生產(chǎn)的步伐，滿足現(xiàn)代礦山企業(yè)的要求。具體的操作就是要對礦山進(jìn)行準(zhǔn)確的測繪，這樣才能保證工程的安全可靠性。具體的項(xiàng)目任務(wù)有以下幾個(gè)方面。第一，需要對數(shù)字線劃圖進(jìn)行采集，需要注意的是，需要采集的數(shù)字線劃圖有兩種，第一種的比例是1∶2000，第二種的比例是1∶5000。第二，需要采集數(shù)字正射影像圖[5]。第三，要對進(jìn)行工作的礦區(qū)繪制一份地形地質(zhì)圖。第四，對無人機(jī)航攝系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的精度進(jìn)行驗(yàn)證。在具體的操作過程中，就是采用無人機(jī)進(jìn)行攝影工作，但是在無人機(jī)進(jìn)行工作之前，要確立一些地面控制點(diǎn)，對無人機(jī)上搭載的數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行精度的調(diào)整，這樣就能達(dá)到數(shù)據(jù)采集的要求。并且，還要把對相機(jī)的標(biāo)定結(jié)果用于實(shí)際的產(chǎn)品生產(chǎn)測繪過程當(dāng)中，這樣就可以對無人機(jī)的精度水平進(jìn)行準(zhǔn)確的評估。

4 無人機(jī)航測項(xiàng)目實(shí)施情況

4.1 航線的設(shè)計(jì)

在無人機(jī)進(jìn)行航測之前，所需要進(jìn)行的第一步工作就是對航線進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)航線的過程中，需要對礦山測繪的地區(qū)進(jìn)行充分的研究。研究的方面包括測區(qū)的地形地勢、測區(qū)的總面積、測區(qū)的人文環(huán)境等等。根據(jù)測區(qū)的實(shí)際情況，來設(shè)計(jì)出科學(xué)合理的航線。除此之外，在設(shè)計(jì)航線的過程中，必須要做到認(rèn)真仔細(xì)，對航線的各個(gè)方面都需要進(jìn)行確定。最后所設(shè)計(jì)出的航圖中，必須包含航線的數(shù)量、無人機(jī)飛行的方向、無人機(jī)的飛行高度以及無人機(jī)的分辨率等等，包含的方面要全，并且各方面的數(shù)據(jù)要保證十分的精準(zhǔn)。這樣，才能確保無人機(jī)行測過程中的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。

4.2 地面控制

在無人機(jī)對礦山進(jìn)行測繪的過程中，必須要做好地面的控制工作。根據(jù)我國政府的相關(guān)法律條文規(guī)定，在航測地區(qū)采用無人機(jī)技術(shù)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)地面區(qū)域的具體情況，來進(jìn)行科學(xué)合理的布設(shè)工作。具體的操作過程，就是要對礦山進(jìn)行充分的研究和掌握，然后根據(jù)礦山的實(shí)際情況來尋求野外刺點(diǎn)，從而使得無人機(jī)在進(jìn)行航測的過程中，航測范圍大幅度提高。進(jìn)行地面控制工作的根本目的，就是使得地面沒有死角，無人機(jī)的航測范圍可以達(dá)到百分之百。

4.3 加密結(jié)果精度及采集精度評定分析

（1）空中三角測量。空中三角測量技術(shù)的應(yīng)用主要是為了提高測量效果。在無人機(jī)航測的過程中，會(huì)出現(xiàn)一些數(shù)碼影像較小的情況，或者是地面控制點(diǎn)達(dá)不到要求的情況。針對這兩種情況，就可以采用空中三角測量技術(shù)。在此技術(shù)應(yīng)用的過程中，可以對影像的外方位元素進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)算，也可以了解到一些加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)，這樣就可以收集到大量的數(shù)據(jù)信息。然后再利用相關(guān)的技術(shù)軟件對這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，就可以大幅度的提高測量效果。因此，空中三角測量技術(shù)的應(yīng)用可以對條件較差的航測過程獲得的效果進(jìn)行改善。

（2）成果精度分析。成果精度分析主要是對無人機(jī)航測和人機(jī)航測的數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的比較，從而確定出在小地區(qū)大比例的地形測繪中無人機(jī)航測具有更大的航測優(yōu)勢。成果精度分析在實(shí)際的分析過程中，分析的方面是多種多樣的。包括無人機(jī)航測和人機(jī)航測的飛行高度、兩者航測得到的影像信息等。在對無人機(jī)飛行的高度進(jìn)行研究時(shí)，需要用到多方面的數(shù)據(jù)，不僅有直接測量的數(shù)據(jù)，還有計(jì)算出的定向點(diǎn)和連接點(diǎn)的中誤差，采用一系列計(jì)算方法計(jì)算出來的平差結(jié)果，還有定向點(diǎn)和連接點(diǎn)的最大誤差等等，通過這些數(shù)據(jù)才能確定出無人機(jī)的飛行高度。通過成果精度分析，可以明確的看出，在對小地區(qū)大比例的礦山進(jìn)行測繪時(shí)，采用無人機(jī)航測，可以得到更加科學(xué)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

5 結(jié)語

無人機(jī)航測技術(shù)自出現(xiàn)以來，就不斷的進(jìn)行完善，加上此技術(shù)本身就具有一系列的優(yōu)勢，使得無人機(jī)航測技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。在礦山測繪中應(yīng)用無人機(jī)航測技術(shù)，不僅可以縮短工程周期，還可以節(jié)約大量的成本投入，同時(shí)又獲得了科學(xué)可靠的數(shù)據(jù)信息，此技術(shù)的安全性也比較高。但是在具體的測繪過程中，要在航測之前，充分研究礦山的地形條件，確定好航線的具體信息，然后才能進(jìn)行航測。在行測的過程中，也要做好地面控制工作。以此來保障無人機(jī)航測技術(shù)的測量結(jié)果更加公正可靠。在今后的發(fā)展中，要不斷的對無人機(jī)航測技術(shù)進(jìn)行完善，讓它發(fā)揮出更大的效用。

[1]張智華.無人機(jī)航測技術(shù)在礦山測繪中的應(yīng)用淺析[J].世界有色金屬,2017(21)：35-36.

[2]周丹敏,曾家樂.在基層測繪工作中無人機(jī)航測技術(shù)的應(yīng)用探析[J].建材與裝飾,2017(51)：216-217.

[3]劉小霞.試論礦山測繪中無人機(jī)航測的應(yīng)用[J].世界有色金屬,2017(10)：115+117.

[4]孫素坡.無人機(jī)航測在公路帶狀地形測繪中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì),2017(09)：31+53.

[5]劉元李.淺析無人機(jī)遙感測繪技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用 ,2017(01)：292.